Polymere aus 1,3-Butadien (schematische Präsentation)[1]

Ausschnitt aus einer Polymerkette voncis-1,4-Polybutadien. Eine C4-Einheit istblau eingekreist.

Ausschnitt aus einer Polymerkette vontrans-1,4-Polybutadien. Eine C4-Einheit istblau eingekreist.

Ausschnitt aus einer Polymerkette vonisotaktischem-1,2-Polybutadien. Eine C4-Einheit istblau eingekreist. In den Seitenketten erkennt man dieVinylgruppen.

Ausschnitt aus einer Polymerkette vonsyndiotaktischem-1,2-Polybutadien. Eine C4-Einheit istblau eingekreist. In den Seitenketten erkennt man dieVinylgruppen.

Polybutadien ist eine Sammelbezeichnung fürHomopolymere, die aus1,3-Butadien hergestellt werden. Polybutadien zählt zu denSynthesekautschuken und wird auch alsButadien-Kautschuk (Kurzzeichen BR vomenglischbutadiene rubber) bezeichnet.

In Bezug auf den globalen Verbrauch ist Polybutadien der zweitwichtigste synthetische Kautschuk und machte im Jahr 2012 etwa ein Viertel des Marktvolumens aus.^[2]

Polybutadien kann mittels anionischer, koordinativer oder auch radikalischerKettenpolymerisationen hergestellt werden. Je nach Art der Polymerisation entstehen Polybutadiene mit unterschiedlich häufig auftretenden strukturellen Einheiten. Die C-C-Doppelbindungen in denWiederholeinheiten können als 1,4-cis-, 1,4-trans- oder als 1,2-Einheiten auftreten. Eine 1,2-Einheit entspricht einerVinylgruppe, die Doppelbindung liegt in derSeitenkette.

Radikalische Kettenpolymerisation:Emulsionspolymerisation führt zu einem statistischen Auftreten der drei Sequenzen. Bei niedriger Reaktionstemperatur (5 °C) sinkt der Anteil an Vinylgruppen. Initiierung erfolgt mitKaliumperoxodisulfat und Eisensalzen.^[3] MitWasserstoffperoxid alsInitiator lassen sich kurzkettigeMakromoleküle herstellen, die durch Start- undAbbruchreaktion mit OH-Radikalen zu endständigen Diolen führen (Telechele). AlsDiole werden sie zur Synthese von elastomerenPolyurethanen verwendet.

Anionische Kettenpolymerisation: Die Initiierung der Kettenpolymerisation erfolgt mitButyllithium. Das so erhaltene Polybutadien enthält etwa 40 % 1,4-cis- und 50 % 1,4-trans-Einheiten. Auf diesem Weg wird Butadien jedoch bevorzugt zu Copolymeren, wieStyrol-Butadien-Kautschuken,Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymeren oderAcrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren umgesetzt.^[4]

Koordinative Kettenpolymerisation: Die stereospezifischenZiegler-Natta-Katalysatoren führen zu einem Polymer mit einem hohen Anteil an 1,4-cis-Einheiten.Vulkanisate dieses Polymers werden alsElastomere verwendet.^[5]

[6]	Polymerisation	cis-1,4-Einheiten (%)	trans-1,4-Einheiten (%)	1,2-Einheiten (%)
Neodym	koordinativ	98	1	1
Cobalt	koordinativ	97	1	2
Nickel	koordinativ	97	2	1
Titan	koordinativ	93	3	4
Butyllithium	anionisch	36 bis 38	52 bis 53	10 bis 12

Polybutadien besitzt eine hoheElastizität und ist im Temperaturbereich von - 80 °C bis 90 °C einsetzbar. Polybutadien besitzt auch ohne Füllstoffe eine guteFestigkeit (ähnlich wie Naturkautschuk), eine hervorragendeAbriebfestigkeit, wenn gefüllt undvulkanisiert auch eine hohe Rissbeständigkeit.

Zur Verbesserung der Eigenschaften und der Verarbeitbarkeit wird Polybutadien mitNaturkautschuk oderStyrol-Butadien-Kautschuk SBR versetzt. Es findet Verwendung inKfz-Reifen undGolfballkernen.

Polybutadien ist ein Hauptbestandteil vonAcrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, auch bekannt als ABS-Kunststoff, ein sehr vielseitig einsetzbarer Kunststoff mit guten Materialeigenschaften. ABS verdankt seine Elastizität und Bruchfestigkeit dem Anteil an Polybutadien.

1. ↑M. D. Lechner, K. Gehrke, E. H. Nordmeier:Makromolekulare Chemie. 4. Auflage. Birkhäuser Verlag, 2010,ISBN 978-3-7643-8890-4, S. 29.
2. ↑Arne Peters:Elastomermarkt mit Perspektive. (Memento vom 14. Juli 2014 imInternet Archive) In:K-Zeitung. 24. Juni 2013.
3. ↑Bernd Tieke:Makromolekulare Chemie. 3. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim, 2014, S. 93.
4. ↑Bernd Tieke:Makromolekulare Chemie. 3. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim, 2014, S. 114.
5. ↑Bernd Tieke:Makromolekulare Chemie. 3. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim, 2014, S. 149.
6. ↑Dirk Steinborn:Grundlagen der metallorganischen Komplexkatalyse. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2010, S. 232.(Eingeschränkte Vorschau)

• Elastomer
• Polyen
• Kohlenwasserstoff